As jy jou eie 3D-skandeerder wil maak, is die eerste stap om 'n webkamera te vind. As jy dit het, sal die koste van die hele projek 40-50 dollar kos. Desktop 3D-skandering het die afgelope paar jaar groot vordering gemaak, maar dit het steeds groot beperkings. Die hardeware van die tegniek is gebou op grond van 'n sekere volume en resolusie van skandering. Jy kan net goeie resultate kry as jou onderwerp aan die skietvereistes en resolusie voldoen.
Hoe werk 3D-skiet
Fotogrammetrie gebruik 'n stel konvensionele 2D-foto's wat van alle rigtings rondom 'n voorwerp geneem is. As 'n punt op 'n voorwerp op ten minste drie beelde gesien kan word, kan sy ligging in drie dimensies getrianguleer en gemeet word. Deur die ligging van duisende of selfs miljoene punte te identifiseer en te bereken, kan die sagteware 'n uiters akkurate reproduksie skep.
Anders as 'n hardewareskandeerder, het hierdie proses geen grootte- of resolusielimiete nie. As jy 'n foto van 'n voorwerp kan neem, kan jy dit skandeer:
- Die beperkende faktor infotogrammetrie is die kwaliteit van foto's en dus die vaardigheid van die fotograaf.
- Foto's moet duidelik sigbaar en duidelik in fokus wees.
- Hulle moet ook rondom die voorwerp geplaas word sodat elke deel daarvan bedek is.
Sonder 'n 3D-skandeerder kan jy net 'n 3D-beeld van groot voorwerpe maak. Klein items kan nie geskandeer word nie. Om dit in meer besonderhede te verstaan, sal ons die konsep van fotogrammetrie ontleed.
Wat is fotogrammetrie en hoe beïnvloed dit die vertoon van voorwerpe?
Fotogrammetrie is die wetenskap om metings vanaf foto's te neem, veral om die presiese posisie van oppervlakpunte te rekonstrueer. Dit kan ook gebruik word om die bewegingspaaie van aangewese ankerpunte op enige bewegende voorwerp, sy komponente en in die nabyheid van die omgewing te rekonstrueer.
In kort, dit gee jou die vermoë om 'n 3D-rooster van veelvuldige foto's te skep deur ooreenkomste tussen beelde te vergelyk en dit in 3D-ruimte te trianguleer.
Fotogrammetrie bestaan al 'n rukkie, maar dit was eers toe Autodesk in sy Memento-beta-program ingespring het dat dinge begin werk het. Memento is herdoop na ReMake toe dit die beta-fase verlaat het. Klink soos magie, reg? Wel, dit is nie toorkuns nie, dit is die werklikheid. Nou kan enigiemand 3D-skandering doen sonder om honderde aan 'n skandeerder te spandeer. Selfs bekostigbare oopbron 3D-skandeerders vereis heelwat kennis om hulle behoorlik te laat werk. VANenigiemand kan kry wat hulle wil hê met fotogrammetrie.
Draaitafel - die tweede fase van die skep van 'n skandeerder
Al wat jy nodig het om jou eie 3D-skandeerder te skep, is jou slimfoon, ingesluit oorfone en 'n speler. Dit is hoe dit werk: jy draai die kruk, en vir elke volle rotasie van die draaitafel word die foon se kamera 50 keer deur die koptelefoonvolume geaktiveer.
Maklik! Dra foto's na jou rekenaar oor en gebruik dan Autodesk ReMake om wonders te doen. Dit is verstommend, maar dit is nie net goed met ineenskakeling nie, dit bied ook gereedskap om die maas te tweak, gate te herstel, in lyn te bring, voor te berei vir 3D-drukwerk, of as 'n stelselvorm as 'n 3D-hulpbron vir speletjies of weergawes te dien!
Wel, aangesien Apple die koptelefoonaansluiting vir die iPhone 7 en hoër verwyder het, sal 'n opgedateerde weergawe van die skandeerderskepping gebruik word. Dit is gebaseer op die beginsel om op 'n sneller vir 'n Bluetooth-kamera te werk. Dit sal die behoefte aan 'n koptelefoonaansluiting vervang.
- Hoë kwaliteit fotogrammetriese skandering vereis hoë kwaliteit foto's van die onderwerp vanuit alle hoeke.
- Die maklikste benadering om klein goedjies te skandeer, is om die voorwerp te draai terwyl jy fotografeer.
- Om dit te doen, gebruik die skandeerder 'n stapmotor wat deur die Arduino-bord beheer word.
- Die stepper roteer die voorwerp met 'n vaste hoeveelheid, en dan gaan die infrarooi LED af in 'n moerse moeilike reeks flitse wat 'n kamera se draadlose afstandbeheer naboots.
LCD-skerm met 'n stel knoppieslaat die gebruiker toe om die Arduino te beheer. Deur die knoppies te gebruik, kan die gebruiker die aantal skote wat per omwenteling geneem moet word, kies. 'n DIY 3D-skandeerder van hoë geh alte kan in outomatiese modus werk, waar dit 'n foto neem, die stapmotor vorentoe beweeg en dit herhaal totdat dit 'n volledige omwenteling voltooi.
Daar is ook 'n handmodus waarin elke druk van die knoppie 'n foto neem, die draaiknop beweeg en wag. Dit is nuttig vir die skandering van besonderhede. Die 3D-skandeerder fokus op die raam wat die prent raam.
Bykomende sagteware
Wanneer die fotogrammetrie-sagteware 'n kenmerk in 'n foto bespeur, probeer dit om daardie kenmerk in ander prente te vind en teken die ligging op alle prente wat verskyn aan.
- As die voorwerp deel is van 'n roterende voorwerp, kry ons goeie data.
- As die bespeurde kenmerk in die agtergrond is en nie beweeg terwyl die res van die voorwerp geskandeer word nie, kan dit die ruimte-tyd kontinuum breek, ten minste wat jou sagteware betref.
Daar is twee oplossings:
- Een van hulle beweeg die kamera om die onderwerp om die agtergrond gesinchroniseer met die beweging te hou. Dit is goed vir groot voorwerpe, maar dit is baie moeiliker om die proses te outomatiseer.
- 'n Makliker oplossing is om die agtergrond onaangeraak te laat. Dit is makliker om te doen vir klein voorwerpe. Voeg daarby die regbeligting en jy is op pad na kenmerklose agtergronde.
Nog 'n wenk is om jou beelde met 'n stop of twee te oorbelig. Dit laat jou toe om meer detail in die onderwerp se skaduwee vas te vang terwyl jy die agtergrond skei sodat enige oorblywende agtergrondvoorwerpe in 'n briljante wit verdwyn.
- "Arduino". Dit het penne wat nie deur die LCD-skerm bedek word nie, wat dit maklik maak om te koppel.
- SainSmart 1602 LCD Shield wat 'n skerm en 'n paar knoppies het om die skandeerder te beheer.
- Strapmotorbestuurder (Easy Driver).
Die NEMA 17-stapmotor sal die geskandeerde voorwerp roteer. Met 'n groot stapmotor (met toepaslike drywer en kragtoevoer), kan hierdie hoë kwaliteit DIY 3D skandeerder die skandering opskaal. 950 nm IR LED aktiveer die kamera. Sommige gewilde modelle van handheld 3D-skandeerders is op hierdie beginsel gebaseer. U kan die bouproses met u eie hande herhaal. Ons bied verskeie opsies om van te kies.
Spinscan deur Tony Buzer: die basis van alle skandeerders
In 2011 het die 3D-drukgenie Tony Buzer Spinscan vrygestel. Dit is 'n oopbron tuisgemaakte 3D-skandeerder gebaseer op 'n laser en 'n digitale kamera. Later het MakerBot idees van Spinscan gebruik om die geslote bron Digitizer Scanner te skep.
FabScan
FabScan het as 'n afstudeerprojek begin en is sedertdien aangeneem deur 'n klein gemeenskap wat aanhou werk om sy kenmerke te verbeter. FabScan werk soos baie ander laserskandeerders, maar word aangehelp deur 'n ingeboude behuising wat help om ligvlakke gelyk te maak, wat vervorming voorkom tydens skandering.
VirtuCube
'n Alternatiewe metode vir laserskandeerders is die gestruktureerde ligskandeerder. Deur 'n pico-projektor in plaas van 'n laser te gebruik, kan die VirtuCube maklik geskep word met 'n paar gedrukte dele en basiese elektronika. Hierdie hele stelsel kan in 'n kartondoos geplaas word om te verhoed dat ander ligbronne drukfoute veroorsaak.
Twee opwindende nuwe oopbron-laserskandeerders is reeds vrygestel: The BQ Cyclop en Murobo Atlas.
BQ - laserskanderingstelsel
Die Spaanse verbruikerselektronikamaatskappy BQ het die Cyclop 3D-skandeerder by CES aangekondig. Cyclop gebruik twee laserlynvlakke, 'n standaard USB-webkamera en BQ se pasgemaakte Arduino-beheerder. BQ het sy eie skanderingtoepassing genaamd Horus geskryf. Terwyl verslae sê Cyclop is nog nie beskikbaar nie, sê BQ dit sal later vanjaar wees.
"Atlas" is 'n ontwikkelde projek wat verbeterings vereis
Murobo se 3D-skandeerder soek tans fondse op Kickstarter. Soos Spinscan, Digitizer en Cyclop, gebruik Atlas laserlynmodules en 'n webkamera om 'n voorwerp op 'n roterende platform te skandeer. Atlas vervang die Arduino Raspberry Pi om beheer en vaslegging in 'n toestel te integreer. Soos Cyclop, belowe Atlas-skepper dit sal 'n projek weesoop bron. Die $129-stelle is uitverkoop, maar sommige bly op $149 en $209.
In 2019 beoog die maatskappy om 'n slimfoongebaseerde 3D-skandeerder bekend te stel wat nie net agtergrondsigbaarheid sal vertoon nie, maar ook fokus sal bou wanneer 'n beeld vasgelê word. In Amerika is DIY nuwighede ongelooflik. As jy nie weet hoe om 'n 3D-skandeerder te maak nie, gebruik die onvoltooide weergawe van Atlas. Daar is 'n redelik duidelike funksionaliteit, en ontwikkelaars hoef net die toestel te flits en die werking van daardie funksies te verseker wat hulle as gevolg daarvan wil sien.
CowTech Ciclop: nuwe model van multifunksiemasjien
Prys styg tot $160 (afhangende van of jy 3D-onderdele druk of nie). Die maatskappy is in die VSA gevestig. Die resolusie van voltooide beelde bereik 0,5 mm. Maksimum skandeervolume: 200 × 200 × 205 mm. BQ het die basis gevorm van 'n DIY 3D-skandeerderstel vir 'n 3D-drukker. Met jou eie hande kan jy die weergawe van die model verander om beelde in vierdimensionele ruimte te skep.
CowTech Engineering het BQ-geleide fondse aangewend om unieke waarde aan die opgedateerde model te gee. Nuwe geleenthede:
- environment review,
- agtergrondvaslegging,
- omgekeerde styl lensvertoning.
Getrou aan die oopbronbeweging, het Cowtech 'n Kickstarter-veldtog geloods om geld in te samel om 'n produksieweergawe van die oorspronklike, Ciclop CowTech, bekend te stel. Die span het 'n verhewe doelwit gestel om $10 000 in te samel, maar is met verbasing enverheug toe die gemeenskap $183 000 kon insamel. Die CowTech Ciclop DIY 3D-kamera en foonskandeerderstel is gebore.
So wat is die verskil tussen CowTech-weergawe en BQ DIY-weergawe?
CowTech Ciclop gebruik steeds Horus 3D-sagteware, want dit is 'n fantastiese winkel vir 3D-voorwerpskandering. Die verskille lê egter in 'n effens ander ontwerp, wat die span etlike dae spandeer het om te ontwikkel sodat die onderdele 3D op enige FDM 3D drukker gedruk kan word.
Dieselfde spasies kan gebruik word om toestelle met jou eie hande te ontwikkel. Die maatskappy se 3D-skandeerders en -drukkers het net 'n klein bouvolume, so CowTech het onderdele ontwerp wat op enige drukker met 'n bouvolume van 115×110×65mm gedruk kan word, wat in byna alle 3D-drukkers gevind word.
Ciclop deur CowTech:
- Hier is verstelbare laserhouers.
- CowTech DIY gebruik lasergesnyde akriel.
BQ Ciclop:
- Modelle gebruik draadstawe.
- Daar is geen lasergesnyde akriel nie.
Geen groot probleem nie, en die skandeerders lyk steeds redelik soortgelyk, maar CowTech was net bedoel om die bestaande ontwerp te verbeter, nie om dit te hervorm nie. CowTech verkoop 'n skandering-gereed Ciclop vir $159 op hul webwerf. Al met al is dit 'n wonderlike goedkoop DIY 3D-skandeerder, baie doeltreffend vir lasertriangulasie 3D-skandering.
Draaimasjiene en -tafels vir die skep van skandeerders
- Sielfoontoegerus met DIY 3D-skandeerdertegnologie: fotogrammetrie - tegnologiese kenmerk teenwoordig.
- Prys: Gratis druk self (hoewel materiaal ongeveer $30 sal kos).
- Hierdie DIY 3D-skandeerder sal redelik maklik wees om te skep. Dave Clark,’n Britse vervaardiger, het nog voor die aanvang van verkope gesorg dat die modelle uitmekaar gehaal kon word. Onderdele sal gebruik word om ander skandeerders te bou.
Dit is omdat dit op fotogrammetrie gebaseer is, nie lasertriangulasie nie, en versoenbaar is met jou slimfoon! Jy kan die 3D-drukbare lêer aflaai om toestelle te sinkroniseer.
Met jou eie hande kan 'n 3D-skandeerder van geïmproviseerde middele gemaak word. Jy hoef net die skeppers van DIY 3D te vertrou. 'n Eenvoudige toestel verander jou iPhone of Android onmiddellik in 'n 3D-skandeerder deur dit aan hierdie speler te koppel. Dan, met oorfone en 'n foonkamera, neem dit meer as 50 foto's van die voorwerp, wat geskandeer sal word soos die draaitafel draai.
Sodra jy hierdie beelde geneem het, kan jy dit in 'n program soos Autodesk ReCap laai om die foto's in 'n volledige 3D-lêer te verander.
Algehele is dit 'n fantastiese kreatiewe projek en 'n wonderlike DIY 3D-skandeerder vir mense met 'n begroting.
Microsoft Kinect 3D-skandeerder
Dit is selfs laer teen net $99 (maar word nie meer verkoop nie, hoewel Kinect V2 steeds op Xbox One beskikbaar is). Die maatskappy se slagspreuk is: Maak jou eie 3D-skandeerder van Kinect en verras jou vriende.
Terwyl Microsoft op aanvraag gereageer het deur sy eie 3D Scan-toepassing vir die Kinect-skandeerder te skep, is daar 'n aantal derdeparty-opsies wat verkieslik kan wees. Dit sluit in:
- Skanect, gemaak deur Occupital, wat ook 'n tekstuursensor verkoop.
- ReconstructMe. Dit bied 'n stel nutsgoed wat jou toelaat om 3D-skandering vir minder as $100 uit te voer.
Die resultate is nie fantasties nie, maar vir so 'n prys is dit heel aanvaarbaar. Daar is getoon dat dit minderwaardig is aan tradisionele protogrammetrie in kwaliteit, veral in fyn detail, soos op klein modelle soos haai-tande. Tog, vir beginner 3D-skandeerders is dit 'n fantastiese intreevlakproduk, veral omdat jy dalk reeds een vir Xbox 360 het.
Voordat 'n skandeerder geskep word
Daar is baie kameras wat jy kan gebruik. Natuurlik, om te weet hoe om 'n 3D-skandeerder van jou selfoon met jou eie hande te maak, moet jy bereken wat hiervoor nodig is. As jy van plan is om Pi Scan te gebruik om jou kameras te beheer, moet jy die Canon PowerShot ELPH 160 gebruik. Maar as jy enige ander opstelling gebruik, is hier 'n paar algemene kamera-aanbevelings:
- Hoeveel megapixels het jy nodig? Meet die items wat jy gaan skandeer. Mik vir die grootste gemiddelde grootte (moenie die grootste uitskieters kies nie). Die meeste handboeke is byvoorbeeld 22,86×27,94 cm. Vermenigvuldig nou hierdie grootte met die PPI (pixels per sentimeter) wat jy van plan is om vas te vang. 300-dit is 'n veilige minimum, alhoewel jy nie verkeerd kan gaan as jy meer gryp nie. Dus, in ons voorbeeld - 9 × 300=2700. 11 × 300=3300. Ons benodig 'n prent van ten minste 2700 × 3300=8 910 000 piksels, of ongeveer 9 megapixels.
- Watter beheer het jy nodig? As jy net 'n enkele boek skandeer, of jy skandeer net 'n item vir sy inligtingsinhoud (in teenstelling met om die werklike voorkoms te probeer vasvang), het jy nie baie goeie skote nodig nie. As die beligting of kamera-instellings van skoot tot skoot verander, sal jy steeds goeie resultate kry.
- Sluiterspoed - witbalans ISO-opening.
- Flits aan/af. Enige pasgemaakte beeldverwerking (verskerping, kleurverbetering, ens.).
- Fokus (ideaal die vermoë om fokus te sluit).
- Blootstellingsvergoeding.
- Vergroting - die meeste DSLR's maak voorsiening vir al hierdie soort beheer; vir kompakte kameras, slegs Canon Powershot-kameras wat CHDK ondersteun. Hulle laat jou toe om al hierdie parameters te beheer.
Baie hang af van die begroting. Skandeerders word teen dieselfde prys as kameras verkoop. As jy alles self wil doen, dan is die begroting beperk. Gee aandag aan die bekostigbare segment van die optika- en onderdelemark.
- Die eerste probleme wat ondervind word met die bou van 'n 3D-laserskandeerder, is om 'n roterende platform te vind. Terselfdertyd hoef dit slegs met behulp van MatLab beheer te word. In plaas daarvan om baie geld of tyd te spandeer, kan jy koop28BYJ-48-5V-stapmotor met ULN2003-aandrywingtoetsmodulebord.
- Volgende, gom die platform aan die stapmotoras vas en plaas dit in die groef binne die houer. Die platform moet gelyk wees met die "marmer", maar wees bewus daarvan dat hoe goedkoper dit is, hoe meer teenstrydige deursnee kan dinge nie gelyk maak nie.
- As jy 'n metode het om presiese rotasie te kry wat in Mat Lab beheer kan word, stel die kamera op enige afstand en hoogte op, sowel as die laserlyn links of regs van die kamera en die draaitafel. Die hoek van die laser moet optimaal wees om die meeste van die draaitafel te bedek, maar niks hoef presies te wees nie, ons sal die modelskaalverskil in kode hanteer.
- Die belangrikste deel vir behoorlike werking is kamerakalibrasie. Deur die MatLab-rekenaarvisie-gereedskapstel te gebruik, kan jy die presiese brandpunt en optiese middelpunt van die kamera kry met 'n akkuraatheid van 0,14 pieksels.
Wees bewus daarvan dat die verandering van die kamera-resolusie die waardes van die kalibrasieproses sal verander. Die hoofwaardes waarna ons soek, is die brandpunt, gemeet in pixeleenhede, en die pixelkoördinate van die optiese middelpunt van die beeldvlak.
Die meeste goedkoop kompakte kameras het nie 'n sagteware-koppelvlak nie. Hulle kan slegs met die hand of meganies bestuur word. Maar 'n span vrywilligers het sagteware ontwikkel wat jou toelaat om Canon kompakte kameras op afstand te beheer en op te stel. Hierdie sagteware word genoemCHDK.
- CHDK word na die SD-kaart afgelaai, wat dan in die kamera geplaas word.
- Wanneer die kamera begin, begin CHDK outomaties.
- Omdat CHDK nooit permanente veranderinge aan die kamera maak nie, kan jy altyd net die toegewyde CHDK SD-kaart verwyder vir normale kamera-werking.
CHDK is 'n noodsaaklike voorvereiste vir die sagtewarebeheerders wat hieronder gelys word. Die beheerders loop op 'n rekenaar of Raspberry Pi en kommunikeer met die CHDK-sagteware wat op die kameras loop via USB. Wanneer ander soorte goedkoop kameras gebruik word, is die enigste beheeropsie 'n soort meganiese of handaanskakeling deur die installeerderprogramme soos hierbo getoon.
